Способ получения синтетической микроволокнистой нетканой ткани под замшу - RU2635607C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к способу получения синтетической микроволокнистой нетканой ткани под замшу, способу, который не требует использования органических растворителей и который делает возможным получение готового продукта, обладающего хорошими свойствами на ощупь, превосходной стойкостью к пожелтению и высокой долговечностью.

В технике известны способы получения микроволокнистых нетканых тканей под замшу, получаемых из так называемых волокон «остров-в-море». В соответствии с технологией получается бикомпонентное волокно, причем указанное бикомпонентное волокно состоит из компонента типа «остров», полностью окруженного другим компонентом типа «море». Указанное волокно получают путем подачи двух полимерных компонентов в фильеру и переработки с использованием способов, известных в технике (см., например, US 3532368, US 3889292 и US 3531368). Обычно волокно, полученное таким образом, затем используется для получения войлока с помощью иглопробивания, который затем подвергается различным стадиям пропитки водными растворами и органическим растворителем для фиксации и/или удаления различных компонентов. Для получения нетканых тканей, имеющих внешний вид под замшу, войлок, полученный иглопробиванием, обычно подвергается первой пропитке водным раствором поливинилового спирта ((ПВС) (PVA)) с последующим растворением компонента «моря», например, в трихлорэтилене. Получаемый микроволокнистый промежуточный продукт снова пропитывают раствором полиуретана ((ПУ)(PU)) в органическом растворителе (таком как, например, ДМФ (диметилформамид)). Наконец, после одной или более отделок ПВС удаляется, и полученный таким образом продукт подвергается отделке, которая содержит стадию «расщепления» с последующими зашкуриванием и сушкой соответственно.

Здесь также известны способы-прототипы получения нетканой ткани, в которых обе стадии пропитки выполняются в ПУ в форме водного раствора или органического растворителя (см., например, ЕР 1353006).

Недавно был разработан способ получения нетканой ткани, который содержит формование волокна «остров-в-море» с последующей пропиткой ПВС и ПУ без использования органических растворителей (см. ЕР 1243691). Хотя использование воды вместо обычно используемых органических растворителей (таких как, например, ДМФ и трихлорэтилен) представляет значительное экономическое преимущество и в плане экологии, и хотя можно получить готовый продукт, который способен сохранять желаемые характеристики в отношении свойств на ощупь и стойкости, еще имеется необходимость найти способ, который делает возможным реализовать нетканую ткань, обладающую превосходной стойкостью к пожелтению и высокой долговечностью с хорошими свойствами на ощупь, и которая реализуется способами, которые отличаются низким воздействием на экологию, или экологически допустимыми способами, и с низкими производственными затратами. Еще описанный способ содержит использование некоторых веществ, которые являются потенциально вредными для здоровья, включая, например, борную кислоту. Кроме того, варьируемость способа относительно частичной растворимости ПВС в комплексе с борной кислотой и в условиях растворения компонента «моря» может составлять аспект, который ведет к снижению эффективности способа вообще.

Заявителем теперь найден способ получения микроволокнистого нетканого материала, который позволяет использовать воду в качестве растворителя, получая ткань, обладающую превосходными стойкостью и свойствами на ощупь, улучшенной стойкостью к окрашиванию с конечной возможностью получения очень тонких материалов, также имеющих высокую долговечность и стойкость к пожелтению.

Поэтому в первом аспекте настоящее изобретение относится к способу получения микроволокнистой нетканой ткани, который содержит следующие стадии:

a) получение войлока иглопробиванием бикомпонентного волокна типа «остров-в-море»,

b) горячая пропитка указанного войлока водным раствором поливинилового спирта (ПВС), имеющего степень омыления, по меньшей мере, 94%, или горячая пропитка указанного войлока водой и затем холодная пропитка полиуретаном (ПУ),

с) удаление компонента «моря» из промежуточного продукта стадии b,

d) пропитка микроволокнистого промежуточного продукта ПУ,

е) фиксирование ПУ с микроволокнистым промежуточным продуктом с помощью коагуляции и удаление ПВС, возможно введенного на стадии b,

f) зашкуривание таким образом полученного материала на одной или обеих сторонах, окрашивание и расщепление, предпочтительно, выполняемые в определенном порядке.

Материал, полученный в соответствии с настоящим способом, может быть дополнительно зашкурен на стороне в контакте с лезвием, в котором необходимо увеличить или модифицировать поверхность контакта для дополнительных постперерабатывающих процедур, включая, например, приклеивание тканевых подложек, покрытие смолами и придание негорючести и/или снижение толщины еще дополнительно.

В другом аспекте настоящее изобретение относится к синтетической микроволокнистой нетканой ткани под замшу, полученной (или получаемой) настоящим способом.

Другие характеристики и преимущества настоящего изобретения будут показаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

- на Фиг. 1 представлено сечение микроволокнистого промежуточного продукта, пропитанного водным раствором ПВС с высокой степенью омыления, причем продукт получен после удаления компонента «моря» из высушенного войлока (т.е. после стадии с)); распределение ПВС наиболее видно на краях;

- на Фиг. 2 представлена деталь микроволокнистого промежуточного продукта, пропитанного водным раствором ПВС с высокой степенью омыления, показанного на фиг. 1, причем продукт получен после удаления компонента «моря» из высушенного войлока (после стадии с)), и где микроволокнистые «острова» из ПЭТФ, не содержащие компонент «моря» после его растворения, ясно видны.

Более конкретно, в способе настоящего изобретения получение войлока согласно стадии а) имеет место при иглопробивании бикомпонентного волокна типа «остров-в-море». Последнее может быть получено согласно технологии, известной в технике, которая содержит подачу двух чистых полимеров или двух смесей полимеров в фильеру, так что один из двух полимерных компонентов («море») полностью окружает другой компонент, составленный различными полимерными филаментами, которые образуют различные «острова». В данном отношении компонент «островов» может быть выбран среди: модифицированных сложных полиэфиров, катионных сложных полиэфиров, найлона или других типов полиамидов, полиэтилена, полипропилена, полиметилентерефталата (ПТТ), полибутилентерефталата (ПБТФ) и полиэтилентерефталата (ПЭТФ), причем последний является особенно предпочтительным.

Пример компонента «моря» вместо представленного прядущегося полимера, предпочтительно, выбран среди: поливинилового спирта (ПВС), сополимеров полистирола, содержащих ПВС (со-ПВС-ПС), сложных сополиэфиров, содержащих ПВС (со-ПВС-ПЭС) и сложного сополиэфира, содержащего 5-сульфоизофталевую кислоту или ее натриевую соль (со-ПЭС), причем последний является особенно предпочтительным.

Компоненты как «моря», так и «островов» могут использоваться в смеси с введенными компонентами, выбранными среди неорганических пигментов для компонента «островов», так и с несовместимыми полимерами для компонента «моря», который облегчает разрушение оболочки в процессе стадий вытяжки и получения промежуточного продукта войлока. В особенно предпочтительном варианте войлок, как на стадии а), получается посредством иглопробивания бикомпонентного волокна, выполненного из ПЭТФ и со-ПЭС, возможно смешанными с неорганическими пигментами в компоненте «островов» и с несовместимыми полимерами в компоненте «моря».

Бикомпонентное волокно имеет соотношение между компонентом «островов» и компонентом «моря», которое является таким, чтобы обеспечить прядение двух компонентов с помощью фильеры быстро и эффективно. Указанное соотношение «остров»/«море» находится предпочтительно в интервале от 20/80 до 80/20, более предпочтительно в интервале от 50/50 до 80/20. Перед иглопробиванием бикомпонентное волокно обычно обрабатывается в соответствии со способами, известными в технике, которые содержат стадии смазки и вытяжки с тем, чтобы улучшить ориентацию макромолекул в направлении вытяжки и физические и механические свойства в дополнение к снижению титра полученного таким образом волокна – указанная последняя характеристика, в частности, требуется для получения продуктов высокого качества. В предпочтительном варианте изобретения перед вытяжкой волокно имеет титр в интервале 6,5-19,4 дтекс, предпочтительно в интервале 9,2-17 дтекс. Кроме того, вытяжка выполняется с соотношениями, обычно варьирующимися в интервале 2-5, предпочтительно в интервале 2,1-3,9. В конце стадии а) войлок получается толщиной предпочтительно в интервале от 2 до 4 мм, и он имеет кажущуюся плотность в интервале 0,1-0,5 г/см³, более предпочтительно в интервале 0,15-0,3 г/см³. Преимущественно в условиях способа указанные значения плотности и толщины оказываются оптимальными для получения готового нетканого продукта, обладающего хорошими свойствами на ощупь, мягкостью, внешним видом и механической прочностью.

Войлок, полученный после стадии а), затем пропитывается, как на стадии b) настоящего способа. На практике стадия пропитки войлока может иметь место посредством контакта последнего с горячим водным раствором ПВС, имея характеристику становиться только слегка растворимым после условий удаления компонента «моря», сразу он сушится и обрабатывается при высокой температуре. Альтернативно, стадия b) может иметь место посредством усадки горячей водой и последующей холодной пропиткой ПУ в водной среде. В последнем случае после усадки горячей водой войлок, предпочтительно, подвергают стадии сушки с последующей холодной пропиткой ПУ в водной среде. Если не определено иное, под «усадкой горячей водой» подразумевается стадия погружения в воду при температуре, по меньшей мере, 50°С, предпочтительно в интервале от 60 до 90°С. Подразумевается, что термин «холодная пропитка» предназначен указывать температуру пропитки не выше 50°С, более предпочтительно в интервале от 15 до 40°С. В обоих случаях пропитка может быть осуществлена с помощью известной технологии-прототипа, включая, например, погружение и дозирование с помощью обжимных валков. Горячая пропитка войлока водой или раствором ПВС имеет место при температуре, по меньшей мере, 50°С, предпочтительно в интервале от 60 до 90°С, с тем, чтобы достигнуть размерной стабилизации промежуточного продукта благодаря снятию напряжений, накопленных при прядении, вытяжке и свойлачивании. Размерная стабилизация также обычно дает увеличение плотности с результирующим увеличением эстетических характеристик полученного готового продукта. В частности, ПВС, используемый на стадии b), характеризуется тем, что он имеет растворимость в воде или в водных растворителях, которая является заметно ниже, чем растворимость компонента «моря» бикомпонентного волокна в условиях растворения. Для данной цели настоящий способ содержит использование ПВС с высокой степенью омыления, т.е., по меньшей мере, 94%, даже более предпочтительно свыше 97%. Высокая степень омыления обеспечивает, что ПВС является нерастворимым в водной среде, причем его нерастворимость является такой, что препятствует последующей обработке для удаления компонента «моря», без риска его растворения в воде после стадии е) способа, как описано здесь ниже. Преимущественно использование ПВС, имеющего указанную степень омыления, позволяет реализовать стадию b) без использования каких-либо сшивающих агентов, как вместо случая в прототипе, включая, например, борную кислоту или соединения ванадия или циркония, которые являются потенциально вредными для здоровья.

Растворимость ПВС также может быть отрегулирована после стадии пропитки b) с помощью высокотемпературной термообработки. В этом отношении войлок, пропитанный ПВС, обрабатывается после сушки в температурном интервале от приблизительно 150°С до приблизительно 250°С, например, путем использования печей, форсунок воздуха или инфракрасного излучения, в течение периода, который может варьироваться от менее одной минуты до примерно 15 мин, обычно в зависимости от используемой температуры, требуемой степени стойкости к растворению и степени омыления.

В том случае, когда стадия b) выполняется при пропитке войлока ПУ, последний, предпочтительно, выбирается среди рецептур полиуретана в водной среде, например, в форме эмульсии или водной дисперсии. Смешанный таким образом полиуретан может быть фиксирован с помощью горячей воздушной коагуляции в растворе, содержащем кислоты, в водных растворах, содержащих электролиты, радиочастотной, микроволновой и паровой коагуляции. Как известно, ПУ представляет собой полимер, который имеет полимерную цепь, выполненную только из уретановых связей (т.е., -NH-(CO)-O-) или смеси уретановых и мочевинных связей (т.е., -NH-(CO)-NH-), и он получается взаимодействием между полиолом и диизоцианатом. В настоящем изобретении ПУ, предпочтительно, получается взаимодействием алифатического или ароматического диизоцианата с полиолами со средней молекулярной массой в интервале 500-5000 Да, даже более предпочтительно, выбранными среди простого полиэфира, сложного полиэфира, поликарбоната и смеси (сложный полиэфир)-поликарбонат.

В одном варианте стадия b) может иметь место в присутствии других добавок, включая, например, загустители, поверхностно-активные вещества, регуляторы вязкости, вообще, соли щелочных металлов или щелочно-земельных металлов, такие как CaCl₂ и т.п., и силиконовые производные. В конце стадии пропитки войлок, пропитанный ПВС или ПУ, обычно подвергается стадии термофиксации (отверждения) ПВС или ПУ, которая имеет место посредством термообработки при температуре, по меньшей мере, 90°С, предпочтительно в интервале от 150 до 250°С, даже более предпочтительно в интервале от 180 до 220°С. Указанная термообработка может иметь место с использованием печей в соответствии со способами, известными в технике. Таким образом, можно стабильно фиксировать ПВС или ПУ в войлоке, в результате делая возможным выполнение следующей стадии удаления компонента «моря» без существенного изменения содержания ПВС или ПУ в материале.

В этом отношении стадия с) удаления компонента «моря» имеет место посредством контакта войлока, пропитанного ПВС или ПУ, как получено предварительно на стадии b), с щелочным водным раствором гидроксида щелочного металла или щелочно-земельного металла, предпочтительно, NaOH. Указанный контакт имеет место, предпочтительно, при погружении (промывке) войлока, пропитанного ПВС или ПУ, в выбранном щелочном вводном растворе, который войлок также может быть повторно промыт водой в целях обеспечения удаления возможных остатков щелочного раствора на образце, что может вызвать частичное и нежелательное растворение компонента «остров». Предпочтительно, уровень рН указанного раствора составляет, по меньшей мере, 8 и предпочтительно находится в интервале 10-14. В одном варианте концентрация щелочного раствора находится в интервале от 1 до 48%, предпочтительно в интервале 5-15%. Удаление компонента «моря», как на стадии с), имеет место при температуре и в течение периода времени, которые выбраны так, чтобы оптимизировать селективное растворение данного компонента, растворяя, по меньшей мере, возможное количество введенных ПВС или ПУ, тогда как также избежать деструкции микроволокна компонента «острова». Для достижения более эффективного удаления и более коротких периодов времени температура щелочного раствора составляет предпочтительно, по меньшей мере, 40°С, более предпочтительно по меньшей мере, 60°С, даже более предпочтительно от 65°С до 90°С, если стадия b) пропитки выполняется с использованием ПУ. В том случае, когда стадия b) выполняется с использованием ПВС, температура в ходе стадии удаления составляет, предпочтительно ниже 80°С, более предпочтительно ниже или равно 70°С.

Промежуточный микроволокнистый продукт, лишенный компонента «моря», затем подвергается стадии d) пропитки ПУ. В частности, последний может присутствовать в водной среде, например, в эмульсии или водной дисперсии, или даже в органической среде, например, в растворе с полярными органическими растворителями. Концентрация пропиточного раствора, предпочтительно, находится в интервале от 10 до 40%, более предпочтительно в интервале 10-40%, более предпочтительно 15-30%. Концентрации свыше 30% могут дать избыточную вязкость и трудность для пропитки (особенно для растворительсодержащих полиуретанов), тогда как концентрации ниже 10% могут вызвать плохую стабильность ПУ-дисперсии во времени и заметно изменить структуру коагулированного полиуретана и типа адгезии между полиуретаном и микроволокном в точке риска для стойкости промежуточного продукта в процессе окрашивания. Аналогично стадии b) настоящего способа пропитка ПУ, как на стадии d), обычно имеет место посредством погружения и дозирования обжимными валками или с помощью известной технологии прототипа (например, волнами или давления). Предпочтительно промежуточный микроволокнистый продукт пропитывается ПУ путем погружения и дозирования обжимными валками.

В случае пропитки ПУ в водной среде это может быть подходяще осуществлено с использованием так называемого самоэмульгирующегося полиуретанового полимера и/или при введении подходящих внешних эмульгаторов, таких как, например, ионогенные и неионогенные поверхностно-активные вещества. Предпочтительно эмульгаторы используются при концентрациях в интервале от 0,5 до 10% относительно ПУ. С целью получения желательных механических характеристик и желаемой стойкости к растворителям на стадии d) пропитка может иметь место в присутствии сшивающего агента, который, предпочтительно способен к активации в процессе стадии сушки ПУ при температуре в интервале приблизительно от 100 до 200°С, предпочтительно в интервале приблизительно от 110 до 160°С. Указанный сшивающий агент, предпочтительно, используется в интервале 0,5-10%, и может быть выбран среди меламинов, азиридинов, карбодиимидов, эпоксидов, циркониевых соединений, изоцианатных производных или, предпочтительно, блокированного изоцианата с низкой температурой деблокирования. Кроме того, пропитка ПУ может иметь место в присутствии других добавок, включая, например, загустители, поверхностно-активные вещества, регуляторы вязкости вообще, дестабилизаторы, соли щелочных металлов и щелочно-земельных металлов и силиконовые производные, предпочтительно, в количестве в интервале от 0 до 10%, более предпочтительно в интервале от 0 до 5%, по отношению к ПУ. Примером щелочной соли является CаCl₂, и она используется для облегчения дестабилизации дисперсии полиуретана увеличением температуры (ПУ способны к термокоагуляции), когда он находится либо в середине дисперсии, либо снаружи растворенный в коагуляционном растворе (Т коагуляции находится в интервале от 20 до 90°С).

В том случае, когда стадия d) проводится в органической среде, ПУ обычно растворяется в полярном органическом растворителе, предпочтительно, выбранном среди диметилацетамида ((ДМАЦ)(DMAC)) и диметилформамида (ДМФ), причем последний является особенно предпочтительным. Кроме того, когда пропитка выполняется в органической среде, последующая стадия е) отверждения выполняется посредством коагуляции в воде или в смеси вода/растворитель. В частности, коагуляции промежуточного микроволокнистого продукта, пропитанного ПУ, в органическом растворе обычно имеет место посредством погружения промежуточного микроволокнистого продукта в водяную ванну возможно в присутствии ДМФ, предпочтительно, при соотношении ДМФ/Н₂О в интервале от 0/100 до 50/50 по массе. Температура коагуляции находится в интервале от 20 до 50°С, предпочтительно в интервале от 25 до 40°С, в зависимости от количества ДМФ, которое может присутствовать в водяной ванне. Для улучшения адгезии микроволокна к полиуретану может быть необходимо ввести смачиватели в раствор полиуретана в органическом растворителе или подвергнуть промежуточный продукт, полученный на стадии с), обработке смачивателями или агентами нейтрализации поверхностного заряда микроволокна перед обработкой пропиткой вышеуказанным полиуретаном в органическом растворителе. В этом отношении смачиватели, которые могут быть использованы, могут быть выбраны среди следующего: мыла, соли щелочных металлов или щелочно-земельных металлов или соединения, обычно используемые в технике для указанной цели и известные специалистам в данной области техники.

После стадии d) пропитки промежуточный микроволокнистый продукт подвергают стадии е отверждения ПУ. В том случае, когда предществующая стадия d) имеет место в водной среде, отверждение может иметь место посредством: горячевоздушной коагуляции, горячеводной коагуляции, в водном растворе электролитов, радиочастотной коагуляции, микроволновой коагуляции, паровой коагуляции или даже кислотной коагуляции. Коагуляция, предпочтительно, осуществляется воздухом, горячей водой или радиочастотной коагуляцией. В случае коагуляции в водном растворе, содержащем растворенные электролиты, коагуляция полиуретана может быть осуществлена при низкой температуре (т.е. при температуре не выше 50°С), что ведет к значительной экономии энергии. В случае радиочастотной коагуляции или горячевоздушной коагуляции, однако, можно осуществить отверждение ПУ термически без необходимости достижения полной сушки промежуточного пропитанного продукта, что ведет к значительной экономии, что касается энергии и начальных капиталовложений, если обработка комбинируется с типами полиуретана, диспергируемыми в воде и способными к термической коагуляции.

В случае горячевоздушной коагуляции материал, полученный после стадии d), отверждается в контакте с воздухом при температуре в интервале от приблизительно 50°С до приблизительно 200°С, предпочтительно в интервале от приблизительно 60°С до приблизительно 160°С, с тем, чтобы обеспечить лучший контроль над миграцией полиуретана в процессе периода нагревания; длительность периода нагревания может варьироваться, например, в зависимости от типа используемого полиуретана, так что в случае использования полиуретанов, которые способны к термической коагуляции, можно ограничить период нагревания, поэтому избегая полной сушки и, таким образом, экономя на количестве энергии, требуемой для выпаривания воды, которая присутствует. Предпочтительно ПУ коагулируется на промежуточном микроволокнистом продукте в печи, предпочтительно в цилиндрической печи, при увеличении температуры в интервале от 60°С до 160°С. Указанный градиент температуры предотвращает выпаривание воды так быстро, что даже твердая часть дисперсии транспортируется к поверхности до того, как она получает достаточно тепла, чтобы разрушить поверхностно-активные вещества, которые удерживают ПУ в суспензии. Горячевоздушная коагуляция, как описано здесь, преимущественно делает возможным получение готового продукта, который обладает оптимальными стойкостью и долговечностью. Кроме того, в случае горячевоздушной коагуляции ПУ имеет тенденцию становиться прозрачным, таким образом, делая любые явления пятнообразования менее заметными.

В случае горячеводной коагуляции, однако, материал, полученный после стадии d), отверждается в контакте, предпочтительно, при погружении, с водой при температуре в интервале от приблизительно 20°С до приблизительно 90°С, предпочтительно, в интервале от приблизительно 40°С до приблизительно 80°С. Вода обычно состоит из деионизированной, или умягченной, воды, и она может также содержать некоторое количество агента дестабилизации дисперсии ПУ, что делает возможным снизить температуру, при которой ПУ начинает коагулироваться (также определено термином «температура помутнения»).

Один пример агента дестабилизации состоит из галогенидов кальция, предпочтительно, CaCl₂. Выбранный агент может использоваться в количествах в интервале от 0,01 до 5% мас., более предпочтительно в интервале от 0,1 до 1% мас. Горячеводная коагуляция является особенно подходящей, когда требуется улучшенная мягкость готового продукта.

Кроме того, в предпочтительном варианте настоящего изобретения для минимизации миграции полиуретана в процессе коагуляции и/для минимизации полиуретана в коагуляционной емкости загуститель, способный увеличить вязкость рецептуры для получения, содержащей ПУ, также вводится в ту же рецептуру. Загуститель является, предпочтительно, ассоциативного типа, т.е. загуститель способен к ассоциации с ПУ, присутствующим в водной дисперсии уже в форме мицелл, и, таким образом, с получением более сложных дисперсных структур, в которых мицеллы образуют агрегаты друг с другом. Функционирование указанных ассоциативных систем хорошо известно специалистам в данной области.

В случае радиочастотной коагуляции пропитанный материал, полученный на стадии d) настоящего способа, подвергают обработке радиочастотным излучением, например, посредством использования радиочастотной печи с параллельным, наклонным или вертикальным полем, и где напряжение в интервале от 0,1 кВ до 10 кВ прикладывается между электродами, предпочтительно печь с наклонным или параллельным полем с напряжением между электродами в интервале от 0,1 до 6 кВ, даже более предпочтительно печь с параллельным полем с напряжением между электродами в интервале от 0,3 до 5 кВ. Преимущественно радиочастотная коагуляция делает возможным достигать отверждения ПУ за очень короткие периоды времени (даже порядка нескольких минут) без необходимости приводить материал в полностью сухое состояние, и поэтому ограничивая явление, вызывающее миграцию полиуретана к поверхности материала в процессе сушки промежуточного продукта до тех пор, пока коагуляция не имеет место. Действительно, даже если материал показывает остаточную влагу при выходе из радиочастотной печи, полная коагуляция ПУ имеет место, поэтому приводя к значительным преимуществам в плане экономии энергии и времени в дополнение к качественно улучшенному внешнему виду конечного продукта.

При завершении полной коагуляции, как описано выше, полученный материал подвергают отделочной стадии f), которая дает нетканую ткань под замшу изобретения. В частности, материал подвергают операциям погружения, окрашивания и расщепления, предпочтительно, выполняемым в определенном порядке. В одном варианте изобретения стадия f) настоящего способа также может быть выполнена при варьировании порядка операций погружения, окрашивания и расщепления.

В том случае, когда пропитка как на стадии b) имеет место с использованием водного раствора ПВС с высокой степенью омыления, как описано выше, перед отделочной стадией, материал подвергают обработке горячей водой при температуре в интервале от 80 до 90°С для удаления избыточного ПВС. В том случае, когда пропитка как на предыдущей стадии b) имеет место с использованием водного раствора ПВС, материал, предпочтительно, сушат перед отделкой.

В случае материалов, которые являются тонкими по толщине, в частности, отделочная стадия характеризуется тем, что расщепление промежуточного волокнистого материала, пропитанного ПУ, выполняется как конечная операция после погружения и окрашивания ткани. В отношении известных способов отделки прототипа (которые содержат стадию расщепления как начальную стадию с последующими погружением и окрашиванием) в настоящем способе можно выполнять операцию окрашивания с промежуточным продуктом, который является более толстым и более стойким к разрушению. Смещение стадии расщепления ниже по потоку от способа окрашивания является мерой, которая не только ведет к значительной экономии в плане времени, энергии и применимости, но также и к реализации материалов, которые являются очень тонкими по конечной толщине, без риска снижения стойкости продукта к циклу окрашивания.

Полученный таким образом окрашенный промежуточный продукт, содержащий полиуретан, который имеет ионные группы в цепи, также может быть подвергнут второму циклу окрашивания специальными красителями, включая, например, катионные, анионные, серосодержащие, кубовые или реакционные красители, поэтому также достигая окрашивания эластомерной полиуретановой матрицы.

Наконец, в другом аспекте изобретение относится к синтетической нетканой ткани под замшу, полученной (или получаемой) настоящим способом. Преимущественно, нетканая ткань, которая может быть получена настоящим способом, показывает заметную стойкость к пожелтению, хорошие свойства на ощупь и высокую долговечность, таким образом, обеспечивая быть особенно подходящей для окрашивания светоокрашиваемыми красителями, такими как, например, белый. Кроме того, благодаря отделочным операциям, выполняемым, как описано выше, способ изобретения дает возможность получать готовую нетканая ткань, которая может быть толщиной даже менее 0,7 мм, таким образом, делая ее высоко применимой и используемой в различных применениях. Наконец, благодаря использованию полиуретанов с ионными группами в цепи, нетканая ткань, которая получается настоящим способом, может быть окрашена также в полиуретановой эластомерной матрице.

Настоящее изобретение теперь будет описано в последующей экспериментальной части, которая, однако, не предназначена ограничивать его объем.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Пример 0

Получение войлока, содержащего бикомпонентное волокно

Пример 0.1

Реализация войлока, имеющего компонент «моря» из со-ПЭС+ПЭГ и компонент «острова» из ПЭТФ

Хлопья получают из бикомпонентного волокна типа «остров-в-море», в котором компонент «острова» выполняется из ПЭТФ, а компонент «моря» выполняется из со-ПЭС. ПЭГ соэкструдируется в компонент «моря». Соотношение между компонентом «острова» и компонентом «моря» в волокне составляет 57/43. Компонент «моря», в свою очередь, состоит из 3,5% ПЭГ и остальных 96,5% со-ПЭС. Сечение волокна показывает 16 ПЭТФ микрофиламентов круглой формы и равного диаметра. Хлопья получают посредством последовательных операций вытяжки, придания извитости и резки непрерывного волокна остров/море.

Характеристики хлопьев являются следующими:

счет волокна - 4,3 дтекс

длина - 51 мм

частота скрутки - приблизительно 4/см

степень вытяжки - 3,5/1.

Определенные таким образом хлопья подвергают механическому иглопробиванию для реализации войлока, имеющего плотность 0,295 г/см³ и основную массу 1000 г/м². Полученный таким образом войлок идентифицируется под наименованием «войлок F1».

Пример 0.2

Реализация войлока, имеющего компонент «моря» из со-ПЭС и компонент «острова» из ПЭТФ

Хлопья получают из бикомпонентного волокна типа «остров-в-море», в котором компонент «острова» выполняется из ПЭТФ, а компонент «моря» выполняется из со-ПЭС. Соотношение между компонентом «острова» и компонентом «моря» в волокне составляет 57/43. Сечение волокна показывает 16 ПЭТФ микрофиламентов круглой формы и равного диаметра. Хлопья получают посредством последовательных операций вытяжки, придания извитости и резки непрерывного волокна остров/море.

Характеристики хлопьев являются следующими:

титр - 4,3 дтекс

длина - 51 мм

частота скрутки - приблизительно 4/см

степень вытяжки - 2,5/1.

Определенные таким образом хлопья подвергают механическому иглопробиванию для реализации войлока, имеющего плотность 0,285 г/см³ и основную массу 892 г/м², и он идентифицируется под наименованием «войлок F2».

Пример 0.3

Реализация войлока, имеющего компонент «моря» из со-ПЭС+ПВС и компонент «острова» из ПЭТФ

Хлопья получают из бикомпонентного волокна, как описано в примере 0.1, с заменой ПЭГ на предварительно высушенный ПВС 5-88. Волокно имеет такое же соотношение «море»/»остров» и такое же количество добавки по массе компонента «моря». Хлопья еще сохраняют характеристики работоспособности, такие как для обеспечения реализации войлока с плотностью 0,304 г/см³и основной массой 1084 г/м², и он идентифицируется поднаименованием «войлок F3».

Пример 0.4

Реализация войлока, имеющего компонент «моря» из со-ПЭС, компонент «острова» из ПЭТФ и тонкую толщину

Хлопья получают из бикомпонентного волокна, как описано в примере 0.2. С указанными хлопьями реализуют войлок с плотностью 0,292 г/см³ и основной массой 585 г/м², и он идентифицируется под^,наименованием «войлок F4».

Пример 1

Получение нетканой ткани пропиткой ПВС с высокой степенью омыления

Пример 1.1

Пропитка ПВС (стадия b) и последующее удаление компонента «моря» (стадия с)

Промежуточный продукт «войлок F2» подвергают размерной усадке, выдерживая в течение 5 мин в растворе, содержащем 11,6% ПВС с высокой степенью омыления (98%) при температуре 98°С, и его сушат в печи при температуре 190°С в течение периода времени, достаточного для обеспечения как удаления воды, так и последующей стадии термоотверждения. Скорость печи регулируют таким образом, что температура высушенного рулона поддерживается при 190°С в течение 3 мин, и рулон имеет легкое почернение на выходе. На следующей стадии удаление компонента «моря» выполняется путем щелочной обработки 5% каустической соды при температуре 60°С в течение 15 мин в вибропромывном аппарате. При использовании электронного микроскопа перекрестные анализы удаления компонента «моря» и потери массы приводят к заключению, что удаление компонента «моря» выполнено и что весь ПВС еще присутствует. Упрочненный таким образом рулон содержит 28% мас. ПВС и идентифицируется как промежуточный продукт “SRCD1”.

Пример 1.1а

Волокно, полученное с компонентом «моря», соэкструдированным с ПЭГ, при температуре удаления 60°С

Промежуточный продукт «войлок F1» подвергают размерной усадке, выдерживая в течение 5 мин в растворе, содержащем 11,6% ПВС с высокой степенью омыления при температуре 99°С, и его сушат в печи при температуре 190°С в течение периода времени, достаточного для обеспечения как удаления воды, так и последующей стадии термоотверждения. Скорость печи регулируют таким образом, что рулон имеет почернение, которое не является чрезмерным, на выходе. На следующей стадии удаление компонента «моря» выполняется путем щелочной обработки 5% каустической соды при температуре 60°С в течение 15 мин в вибропромывном аппарате. При использовании электронного микроскопа анализы показывают эффективное удаление компонента «моря» и что ПВС еще присутствует, тогда как количественные оценки изменений массы приводят к заключению, что ПВС не был солюбилизирован в условиях растворения. Упрочненный таким образом рулон содержит 28% мас. ПВС и идентифицируется как промежуточный продукт “SRCD2”.

Пример 1.1b

Волокно, полученное с компонентом «моря», соэкструдированным с ПЭГ, при температуре удаления 70°С

Данный пример отличается от примера 1.1.а только тем, что температура растворения компонента «моря» увеличивается до 70°С с тем, чтобы попытаться ускорить процесс. При использовании электронного микроскопа анализы показывают более эффективное удаление компонента «моря» и что ПВС еще присутствует, тогда как количественные оценки изменений массы приводят к заключению, что ПВС не был солюбилизирован в условиях растворения. Упрочненный таким образом рулон содержит 2% мас. ПВС и идентифицируется как промежуточный продукт “SRCD3”.

Пример 1.1.b1 (сравнительный)

Волокно, полученное с компонентом «моря», соэкструдированным с ПЭГ, при температуре удаления 80°С

Данный пример отличается от примера 1.1.а только тем, что температура растворения компонента «моря» увеличивается до 80°С с тем, чтобы попытаться дополнительно ускорить процесс. При использовании электронного микроскопа анализы показывают, что удаление компонента «моря» выполнено, и что ПВС еще присутствует, но количественные оценки изменений массы приводят к заключению, что его часть была удалена. Упрочненный таким образом рулон содержит 13% мас. ПВС и идентифицируется как промежуточный продукт “SRCD3/1”. Благодаря потере ПВС данный промежуточный продукт не может использоваться на последующих стадиях.

Пример 1.1с

Промежуточный продукт «войлок F4» подвергают размерной усадке, выдерживая в течение 5 мин в растворе, содержащем 11,6% ПВС с высокой степенью омыления, и его сушат в печи при температуре 190°С в течение периода времени, достаточного для обеспечения как удаления воды, так и последующей стадии термоотверждения. На следующей стадии удаление компонента «моря» выполняется путем щелочной обработки 5% каустической соды при температуре 60°С в течение 15 мин в вибропромывном аппарате.

Упрочненный таким образом рулон содержит 31% мас. ПВС и идентифицируется как промежуточный продукт “SRCD4”.

Пример 1.2

Пропитка ПУ и горячевоздушная коагуляция

Микроволокнистый промежуточный продукт SRCD1 из примера 1.1 пропитывают водной дисперсией, содержащей CaCl₂ и эмульсию полиуретана, загустителя и силикона. В частности, полиуретан UX660-X12 (алифатический, анионный, поликарбонатсодержащий ПУД (PUD), полученный Sanyo Chemicals) составляет 20,2% мас. дисперсии, загуститель TAFIGEL PUR 41 (полиуретансодержащие неионогенные поверхностно-активные вещества, получаемые Munzing GmBH) составляет 1,1%, силикон Silicon A (патентованная рецептура, поставляемая Sanyo Chemicals) составляет 1,1%, и соль CaCl₂ составляет 1%. Рецептура имеет вязкость 343 сПз и температуру коагуляции 58°С (известную, как точка помутнения).

Эмульсия коагулируется на пропитанном микроволокнистом промежуточном продукте при выдержке его в цилиндрической печи при увеличении температуры от 85°С до 130°С до полной его сушки. Градиент температуры предотвращает воду от выпаривания так быстро, что даже твердая часть дисперсии транспортируется к поверхности, прежде получения достаточного количества тепла для разрушения поверхностно-активных веществ, которые поддерживают ПУД в суспензии. Барьерный эффект ПВС, присутствующего на краях, действует таким образом, что большая часть ПУД распределяется в центре композитного материала.

В данный момент ПВС удаляют из промежуточного продукта в вибропромывном аппарате при температуре 95°С, и остальной рулон сушат. Соотношение ПУД/ПЭТФ полученного таким образом промежуточного продукта составляет 51,2%, и рулону присваивают наименование «IE1».

Пример 1.2а

Пропитка ПУ, содержащим сшивающий агент, и горячевоздушная коагуляция

Промежуточный продукт ПЭТФ и ПВС, идентифицированный как “SRCD3” и полученный в примере 1.1.b, пропитывают водной дисперсией, содержащей эмульсии полиуретана DLU, загустителя и сшивающий агент. В частности, полиуретан DLU (алифатический, анионный, (простой полиэфир)/поликарбонатсодержащий ПУД, получаемый Bayer) составляет 17% мас. дисперсии, загуститель TAFIGEL PUR 44 составляет 1,1%, и сшивающий агент IMPRAFIX 2794 (блокированный алифатический изоцианат с температурой деблокирования примерно 120°С, получаемый Bayer) составляет 0,8%. Полученная таким образом рецептура имеет вязкость 568 сПз и точку помутнения 92°С. Эмульсия коагулируется на пропитанном микроволокнистом промежуточном продукте при выдержке его в цилиндрической печи в течение 15 мин при увеличении температуры от 85°С до 150°С до полной его сушки в первых зонах и поддержании указанной последней температуры в последних зонах печи с тем, чтобы обеспечить активацию сшивающего агента. Барьерный эффект ПВС, присутствующего на краях, действует таким образом, что большая часть ПУД распределяется в центре композитного материала.

ПВС удаляют из промежуточного продукта промывкой в вибропромывном аппарате водой, нагретой до температуры 95°С. Соотношение ПУД / ПЭТФ полученного таким образом промежуточного продукта составляет 40,2%, и рулону присваивают наименование «IE1.а».

Пример 1.2b

Пропитка ПУ, содержащим сшивающий агент, и горячевоздушная коагуляция

Микроволокнистый войлок SRCD4 из примера 1.1с пропитывают и коагулируют с использованием такого же раствора и таким же образом, как определено в примере 1.2а. Полученный таким образом продукт имеет соотношение ПУ/ПЭТФ 51,5%, толщину 1,51 мм и присвоенное наименование «IE1.b».

Пример 1.3

Пропитка ПУ и горячеводная коагуляция в присутствии солей

Микроволокнистый промежуточный продукт SRCD1, полученный в примере 1.1, пропитывают водной дисперсией, содержащей эмульсии полиуретана и загустителя. Подобно примеру 1.2 в данном случае силикон и CaCl₂ в эмульсии не используются.

В частности, полиуретан UX660-X12 (алифатический, анионный, поликарбонатсодержащий ПУД, получаемый Sanyo Chemicals) составляет 27% мас. дисперсии, и загуститель TAFIGEL PUR 41 (полиуретансодержащие неионогенные поверхностно-активные вещества, получаемые Munzing GmBH) составляет 0,55%. Рецептура имеет вязкость 524 сПз и температуру коагуляции 69°С. Пропитанный рулон выдерживают 24 мин в емкости, содержащей воду и 0,5% мас. CaCl₂, при температуре 80°С. В данный момент ПВС удаляют из промежуточного продукта в вибропромывном аппарате при температуре 95°С, а остальной рулон сушат. Соотношение ПУД/ПЭТФ полученного таким образом промежуточного продукта составляет 50,3%, и рулону присваивают наименование “IE2”.

Пример 1.4

Пропитка ПУ и радиочастотная коагуляция

Микроволокнистый промежуточный продукт SRCD1 из примера 1.1 пропитывают водной дисперсией, содержащей эмульсии полиуретана, загустителя и силикона. В частности, полиуретан UX660-X12 (алифатический, анионный, поликарбонатсодержащий ПУД, получаемый Sanyo Chemicals) составляет 20,2% мас. дисперсии, загуститель TAFIGEL PUR 41 (полиуретансодержащие неионогенные поверхностно-активные вещества, получаемые Munzing GmBH) составляет 1,1%, и силикон Silicon A (патентованная рецептура, поставляемая Sanyo Chemicals) составляет 1%. Полученная таким образом рецептура имеет вязкость 332 сПз и среднюю температуру помутнения 75°С. После пропитки полиуретан коагулирует в течение 2 мин в радиочастотной печи с параллельным полем, где приложенное напряжение составляет 0,5 кВ; на выходе из печи рулон показывает остаточную влажность, но имеет место полная коагуляция. Нет необходимости приводить материал в сухое состояние перед растворением ПВС. В данный момент ПВС удаляют из промежуточного продукта в вибропромывном аппарате при температуре 95°С, а остальной рулон сушат. Соотношение ПУД/ПЭТФ полученного таким образом промежуточного продукта составляет 52,3%, и рулону присваивают наименование “IE3”.

Пример 1.4а

Пропитка ПУ и радиочастотная коагуляция на промежуточном продукте тонкой толщины

Микроволокнистый войлок SRCD4 из примера 1.1с пропитывают и коагулируют с использованием такого же раствора и таким же образом, как определено в примере 1.4. Полученный таким образом промежуточный продукт имеет соотношение ПУ/ПЭТФ 54,8%, толщину 1,52 мм и присвоенное наименование «IE4».

Пример 2

Получение нетканой ткани пропиткой ПУ

Пример 2.1

Пропитка ПУ (стадия b) и последующее удаление компонента «моря» (стадия с)

Войлок F2, полученный в примере 0.2, погружают в горячую воду при температуре 95°С на 5 мин и сушат в конвекционной печи при температуре 130°С с увеличением в результате конечной общей плотности до 0,39 г/см³.

Отдельно получают дисперсию, содержащую 6,6% полиуретана WITCOBOND 279-34 (алифатический, анионный, (простой полиэфир)содержащий ПУД, получаемый Baxenden Chemicals) и загуститель VISCOTAN SY в количестве 7% по отношению к сухому полиуретану, так что конечная вязкость достигает 180 сПз. Войлок пропитывают полиуретановой дисперсией при температуре окружающей среды, дозируют обжимным валком, погружают на 23 мин в емкость с 5% уксусной кислотой при 35°С, промывают в вибропромывном аппарате водой с приведением рН рулона к нейтральному уровню и затем сушат в печи при 150°С. В печи рулон сначала подвергают выпариванию воды, а затем термическому отверждению. На следующей стадии проводят удаление компонента «моря» посредством щелочной обработки 5% каустической соды при температуре 60°С в течение 15 мин в вибропромывном аппарате. При использовании электронного микроскопа анализы показывают эффективное удаление компонента «моря», подтвержденное количественным определением потери массы. Упрочненный таким образом рулон содержит 9,2% мас. полиуретана и идентифицируется как “SRCD5”.

Пример 2.2

Пропитка ПУ и горячевоздушная коагуляция

Берут образец промежуточного продукта SRCD5, полученного в примере 2.1, и пропитывают его водной дисперсией, содержащей CaCl₂ и эмульсии полиуретана, загустителя и силикона. В частности, полиуретан UX660-X12 (алифатический, анионный, поликарбонатсодержащий ПУД, полученный Sanyo Chemicals) составляет 20,2% мас. дисперсии, загуститель TAFIGEL PUR 44 (полиуретансодержащие неионогенные поверхностно-активные вещества, получаемые Munzing GmBH) составляет 1,1%, силикон Silicon A (патентованная рецептура, поставляемая Sanyo Chemicals) составляет 1,1% и соль CaCl₂ составляет 1%. Эмульсия коагулируется на рулоне при выдержке последнего в цилиндрической печи при температуре 130°С до полного его высушивания. Смесь эмульсий дозируется на рулоне таким образом, чтобы довести соотношение полиуретан/ПЭТФ до 50%, где полиуретаны предусматриваются как сумма полиуретана, уже присутствующего на промежуточном продукте SRCD5, и количества полиуретана, оставшегося после коагуляции эмульсии, описанной выше. Полученный рулон имеет соотношение полиуретаны/ПЭТФ 58,2% и идентифицируется как “IE5”.

Пример 2.3

Пропитка ПУ и радиочастотная коагуляция

Осуществляют пример 2.2, доводя Sanyo ПУД до концентрации 27% и исключая кальциевую соль, но оставляя пропорции загустителя и силикона неизменными. Полученная таким образом рецептура имеет вязкость 580 сПз. После пропитки и дозирования полиуретан коагулируется в течение 2 мин в радиочастотной печи с параллельным полем, где приложенное напряжение составляет 0,5 кВ. Полученный рулон имеет соотношение полиуретаны/ПЭТФ 49,0% и идентифицируется как “IE6”.

Пример 2.4

Пропитка ПУ и горячеводная коагуляция

Осуществляют пример 2.3, исключая силикон из пропиточной дисперсии. Полученная таким образом рецептура имеет вязкость 800 сПз. После пропитки и дозирования полиуретан коагулируется в течение 24 мин в воде, содержащей 5% СaCl₂, при температуре 40°С. Полученный рулон имеет соотношение полиуретаны/ПЭТФ 45,9% и идентифицируется как “IE7”.

Пример 3

Способы отделки

Пример 3.1

Способ отделки пропитанного промежуточного продукта

Пропитанный микроволокнистый войлок с одним из типов коагуляции, описанных выше (примеры 1.2, 1.2a, 1.2b, 1.3, 1.4, 1.4a, 2.2, 2.3 и 2.4), зашкуривают с обеих сторон с тем, чтобы придать однородное направление и длину ворсу, удаляя 0,25 мм с каждой стороны, используя наждачную бумагу с зернистостью в интервале от 150 до 220 меш, и окрашивают форсункой при 120°С смесью дисперсных красителей.

Только после сушки рулон расщепляется точно в половину по направлению его толщины с максимальным допуском 0,05 мм.

Конечная толщина варьируется в пределах от 0,73 мм до 1,01 мм.

Можно получить готовый продукт толщиной 0,54 мм только в случае рулона 1.4а.

Полиуретан, применяемый посредством способа горячевоздушной коагуляции, является прозрачным только в случае рулона 1.2b; это делает возможным предотвращение пятнообразования на окрашенном продукте.

Пример 3.2 (сравнительный)

Пропитанный промежуточный продукт, лишенный ПВС, получают как в примере 1.4а. Подобно последнему примеру рулон сначала расщепляют точно в половину по направлению его толщины и затем зашкуривают. Всего 0,04 мм удаляется со стороны в контакте с лезвием, и другие 0,25 мм удаляются с оставшейся стороны. Рулон затем окрашивают форсункой при 120°С смесью дисперсных красителей.

Рулон не показывает разрывную прочность, достаточную для выполнения цикла окрашивания без разрушения.

Пример 3.3

Диспергирование и окрашивание кубовым красителем

Промежуточный микроволокнистый продукт “IE3” (пропитанный полиуретаном в воде и коагулированный в радиочастотной печи) зашкуривают с обеих сторон с тем, чтобы придать однородное направление и длину ворсу, удаляя 0,25 мм с каждой стороны, используя наждачную бумагу с зернистостью в интервале от 150 до 220 меш. Зашкуренный таким образом рулон окрашивают форсункой в две последовательные стадии: первая стадия - при 120°С дисперсными красителями с тем, чтобы придать цвет волокну, и следующая стадия - при 80°С кубовыми красителями, чтобы придать цвет полиуретану.

В конце стадии окрашивания промежуточный продукт расщепляют точно в половину по направлению его толщины с максимальным допуском 0,05 мм.

Благодаря окрашиванию полиуретана внешний вид рулона является более однородным по сравнению с дубликатом, полученным только при окрашивании дисперсными красителями.

Пример 3.4

Диспергирование и окрашивание катионными красителями при двойной пропитке

Микроволокнистый промежуточный продукт “IE4” зашкуривают с обеих сторон с тем, чтобы придать однородное направление и длину ворсу, удаляя 0,25 мм с каждой стороны, используя наждачную бумагу с зернистостью в интервале от 150 до 220 меш. Зашкуренный таким образом рулон окрашивают форсункой в две последовательные стадии: первая стадия - при 120°С дисперсными красителями с тем, чтобы придать цвет волокну, и следующая стадия - при 80°С катионными красителями, чтобы придать цвет полиуретану.

В конце стадии окрашивания промежуточный продукт расщепляют точно в половину по направлению его толщины с максимальным допуском 0,03 мм.

Благодаря окрашиванию полиуретана внешний вид рулона является более однородным по сравнению с дубликатом, полученным только при окрашивании дисперсными красителями.

Реферат

Изобретение относится к химической технологии волокнистых материалов и касается способа получения синтетического микроволокнистого нетканого материала под замшу. Содержит стадии: a) получение войлока иглопробиванием бикомпонентного волокна типа «остров-в-море»; b) горячая пропитка войлока водой или водным раствором поливинилового спирта (ПВС), имеющего степень омыления по меньшей мере 94%, и затем холодная пропитка полиуретаном (ПУ); c) удаление компонента «моря» из промежуточного продукта стадии b); d) пропитка микроволокнистого промежуточного продукта ПУ; e) фиксирование ПУ с микроволокнистым промежуточным продуктом с помощью коагуляции и удаление ПВС, возможно введенного на стадии b); и f) зашкуривание таким образом полученного материала на одной или обеих сторонах, окрашивание и расщепление, выполняемые в указанном порядке. Изобретение не требует использования органических растворителей и делает возможным получение готового продукта, обладающего хорошими свойствами на ощупь, превосходной стойкостью к пожелтению и высокой долговечностью. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 2 ил., 4 пр.

Формула